朱利民，萬 華，李 冰，黃小紅，彭征宇

(中國輕工業(yè)長沙工程有限公司，湖南長沙 410114)

1 前言[1]

我國的節(jié)水減排已經(jīng)到了刻不容緩的程度。為緩解水污染形勢，國家出臺的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》和《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》政策均提出了COD、氨氮等主要水體污染物減排8%的目標。特別值得一提的是，2015-04-16，中央政治局常務委員會會議審議通過《水十條》。經(jīng)過多輪修改的“水十條”將在污水處理、工業(yè)廢水、全面控制污染物排放等多方面進行強力監(jiān)管并啟動嚴格問責制，鐵腕治污將進入“新常態(tài)”。

目前，含鹽廢水處理一般采用的工藝路線：前處理+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶。但是，在最后一步的蒸發(fā)結(jié)晶過程中，隨著母液中雜質(zhì)離子的富集，會導致結(jié)晶鹽品質(zhì)降低，設備結(jié)垢嚴重影響連續(xù)穩(wěn)定運行，蒸發(fā)效率下降，甚至不能蒸發(fā)。因此，需要考慮外排少量的母液，來維持系統(tǒng)的平衡和連續(xù)穩(wěn)定運行。這部分母液的處理一直以來都是大部分企業(yè)的難題。因此，蒸發(fā)富集母液的處理成為制約含鹽廢水實現(xiàn)真正意義上的廢水零排放的關鍵。

2 處理工藝的基本原理和技術特征[2-4]

目前，蒸發(fā)富集母液的處理，常用的有4種工藝：噴霧干燥技術、真空圓盤干燥技術、耙式干燥技術、滾筒干燥技術。

2.1 噴霧干燥技術

高溫熱風從干燥室頂部蝸殼通道由熱風分配器產(chǎn)生均勻旋轉(zhuǎn)的氣流進入干燥室內(nèi)。物料通過高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤，產(chǎn)生分散微細的料霧，料霧與旋流的熱空氣接觸，水分迅速蒸發(fā)，在極短的時間內(nèi)物料得以干燥，得到中空、壁薄的球狀產(chǎn)品，該產(chǎn)品在水中能迅速溶解。

該設備的加熱熱源可以是蒸汽、電加熱、蒸汽+電加熱、天然氣、廠區(qū)高溫余熱氣。由于噴霧干燥產(chǎn)生的顆粒相對較細，尾氣需要采用多級除塵系統(tǒng)進行收塵處理。另外，噴霧塔和除塵系統(tǒng)的干燥產(chǎn)品同時收集時，要考慮收集管的堵管、粘壁等問題。

主要特點：(1)料液霧化，比表面積大，瞬間蒸發(fā)快，幾秒內(nèi)即可干燥；(2)霧化盤經(jīng)特殊設計，采用變頻器無級調(diào)速，可調(diào)節(jié)顆粒大??；(3)生產(chǎn)控制方便，可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；(4)熱效率相對較低。在進風溫度低于150 ℃時，蒸發(fā)強度僅約2 kg H2O/m2·h～5 kg H2O/m2·h。

2.2 真空圓盤干燥技術

真空圓盤干燥機是在引進吸收國際圓盤干燥技術的基礎上改進的一種新穎臥式間歇真空干燥設備，濕物料經(jīng)傳導蒸發(fā)干燥，帶有刮板圓盤攪拌加熱器不斷清除熱面上的物料，并在容器推移形成循環(huán)流，水分蒸發(fā)后經(jīng)冷凝回收罐分離后真空泵抽出。

該設備加熱介質(zhì)既可以用導熱油，也可用蒸汽或熱水，但熱載體相態(tài)不同，其中空軸結(jié)構(gòu)也不同。真空型圓盤干燥機集混合干燥蒸發(fā)于一體的新型真空干燥機，被干物料從機體上方進料口加入，在不斷轉(zhuǎn)動圓盤加熱葉片的攪拌下，與殼體內(nèi)壁及葉片接觸的表面不斷更新，受到導熱油或蒸汽的間接加熱換熱，圓盤的均勻攪拌，使物料內(nèi)部水份快速汽化，在真空系統(tǒng)的作用下，汽化的水分經(jīng)除塵器、U 型冷凝器、氣水分離器、從真空泵出口放空。

主要特點：

(1)在高真空低溫環(huán)境下完成整個蒸發(fā)干燥過程，且適用于熱敏性物料；(2)該機通過筒體外殼夾套與內(nèi)圓盤攪拌軸同時加熱，傳熱面積大、熱效率高；(3)該機設有攪拌裝置，使物料在筒體內(nèi)形成連續(xù)循環(huán)狀態(tài)，進一步提高了物料受熱均勻度、提高傳熱傳質(zhì)效果；(4)主機自動正反轉(zhuǎn)，自動清理、翻炒、切割、混合破碎效果好。

2.3 耙式干燥技術

耙式干燥的原理是：被干燥物體從殼體上方正中間加入，在不斷的正反轉(zhuǎn)動的耙齒的攪拌下，物料軸向來回走動，與殼體內(nèi)壁接觸的表面不斷更新，受到蒸汽的間接加熱，耙齒的均勻攪拌，粉碎棒的粉碎，使物料表面水分更有利的排出，氣化的水分經(jīng)干式除塵器、濕式除塵器、冷凝器，從真空泵出口處放空。耙式干燥機適用物料為0.15 mm以上物料，顏料、泥頭狀物料、純堿洗滌劑、堿石淀粉、染料顏料、粘土灰等。

采用夾層與內(nèi)攪拌同時加熱方式，傳熱面大，熱效率高。特別適用于干燥熱敏性物料。被干燥物料有漿狀、膏狀、粒狀、粉狀或纖維狀，并在固體醇納的生產(chǎn)工藝中得到了廣泛地應用。設置攪拌，使物料在筒內(nèi)形成連續(xù)循環(huán)狀態(tài)，進一步提高了物料受熱的均勻。

主要特點：(1)設備結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、操作簡單、適用范圍廣；(2)設備故障率低、容易做到進出料全自動控制。

2.4 滾筒干燥技術

滾筒干燥是一種內(nèi)加熱傳導型轉(zhuǎn)動連續(xù)干燥設備。旋轉(zhuǎn)的滾筒通過其下部料槽，粘附著一厚度的料膜，熱量通過管道輸送至滾筒內(nèi)壁，傳導到滾筒外壁，再傳導給料膜，使料膜中的水分得到蒸發(fā)，使含濕分的物料得到干燥。干燥好的物料被裝置在滾筒表面的刮刀鏟離滾筒，固體到置于刮刀下方的螺旋輸送器，通過螺旋輸送器將干物料集中、包裝。

主要特點：(1)熱效率高。因滾筒干燥機傳熱機理屬熱傳導，傳熱方向在整個操作周期中保持一致，除散熱和熱輻射損失外，其余熱量全部都用于筒料膜濕分的蒸發(fā)上，熱效率高；(2)操作彈性大，適用性廣?？烧{(diào)整滾筒干燥機的諸多干燥因素。如進料的濃度、涂料料膜的厚度、加熱介質(zhì)的溫度、滾筒的轉(zhuǎn)動速度等，都可以改變滾筒干燥機的干燥效率，且諸多因素互無牽連。這給滾筒干燥操作帶來很大的方便，使之能適應多種物料的干燥和不同產(chǎn)量的要求。(3)干燥時間短。物料的干燥周期一般只有10 s～300 s，在適合于熱敏性物料。若將滾筒干燥機設置在真空器中，則可在減壓條件下運行；(4)干燥速率大。由于涂料抹于筒壁的料膜很薄，一般在0.3 mm～1.5 mm，且傳熱、傳質(zhì)方向一致，料膜表面可保持20 kg H2O/m2·h～70 kg H2O/m2·h的蒸發(fā)強度。

3 四種處理工藝的比較

四種處理工藝的綜合比較見表1。

表1 四種處理工藝的綜合比較表Tab.1 Comprehensive comparison table of four kinds of treatment process

根據(jù)表1四種工藝的比較，考慮到各自應用工況的特點，并結(jié)合投資、運行和維護費用等因素，得出四種干燥工藝的應用工況見表2。

表2 四種處理工藝的應用工況選擇Tab.2 Application condition selection of four treatment processes

4 結(jié)論

1)從運行穩(wěn)定性、后期維護、能耗、投資等各方面比較，推薦采用滾筒干燥工藝。

2)從目前的運行情況分析，高鹽富集母液的成分復雜、不確定性因素較多、腐蝕性相對較強，設備過流部件推薦采用如2205、2507等材質(zhì)。

隨著國家環(huán)保力度的加強，各行各業(yè)的廢水處理層出不窮。針對不同的水質(zhì)條件和企業(yè)的能源情況，以及前端工藝的設計情況，同時各個生產(chǎn)企業(yè)對運行成本和一次投資的控制要求，可以因地制宜的選擇其中一種工藝作為終端的處理工藝。